當科技與考古相遇：“識骨尋蹤”，讓文物“開口說話”

出品：科普中國

作者：陳典（中國科學院大學）

監(jiān)制：中國科普博覽

一位英國考古學家曾說：“考古學的第一部分是搜尋古代的珍寶，第二部分是科學工作者縝密的探究，還有一部分是創(chuàng)造性的想象?！?/p>

考古工作的最終目的，是在古代“珍寶”的基礎上充分地探究、合理地想象，從而復原古代社會的生活圖景?？萍嫉牧α孔⑷肟脊艑W，為考古研究注入新活力，讓不能說話的文物開口。

科技考古，一言概之，是以考古學研究的思路為指引，把自然科學等相關學科的方法和技術應用于考古發(fā)掘和研究之中。計算機、生物學、化學、地質學等前沿學科，源源不斷地將新技術注入遺址發(fā)掘、研究分析、文物修復、展示傳播等考古“全鏈條”中，發(fā)揮著日益顯著的支撐推動作用。

（左）1986年，工作人員在三星堆遺址考古發(fā)掘現場2號“祭祀坑”內清理文物；（右）2021年，考古人員在三星堆遺址考古發(fā)掘現場3號“祭祀坑”內借助各種技術設備進行工作。

（圖片來源：中國政府網）

我們在科技考古這個領域中，既能見證古代與現代的交匯，體會到不同學科融會貫通的奇妙，還能感受到科技的不斷創(chuàng)新所帶來的無限可能。

揭示“滄海桑田”——環(huán)境考古

人類社會在逐步演進的同時，自然環(huán)境經歷了巨大的變化。古人在不同的環(huán)境下生存，自然引發(fā)了許多問題：古代的自然環(huán)境是怎樣的？它經歷了哪些變化？這些環(huán)境變化如何與當時的人類活動相互關聯？這就是環(huán)境考古學誕生的背景。

環(huán)境考古基于古代遺址中的各種證據，如植物、動物遺骸、地層和氣候數據，來還原古代環(huán)境，進而深入研究古代社會與自然環(huán)境的復雜關系。

其中，聚落和生業(yè)是人類活動與自然環(huán)境關聯最大的兩個方面。聚落是指古代人類的居住地點，它們的選擇受到土地條件和安全因素的影響。聚落周圍的自然環(huán)境，如水源、食物資源，都在一定程度上決定了聚落的位置和生存方式。

良渚古城外圍水利系統

（圖片來源：澎湃新聞）

生業(yè)是指古代人們的經濟活動，包括農業(yè)、養(yǎng)殖、捕獵和采集。這些活動在很大程度上取決于所處的自然環(huán)境，如氣候、土壤質地和植被。農業(yè)興起后，人類開始栽種作物，這又受到了氣候和土壤條件的制約。

環(huán)境是決定性的嗎？

有些人認為環(huán)境只是影響因素之一，人類活動更多地取決于認知和決策。然而，無論如何，人類活動都會與自然環(huán)境發(fā)生關聯。比如，人們可能會選擇在某個地點建立聚落，或者在某塊土地上種植莊稼，這就導致了明確的人地關系。透過這些抉擇，我們不僅可以更加深入地理解古代文明，并且還能從中汲取寶貴的教訓。

當然，環(huán)境考古還能揭示地球曾經遭遇過的氣候變化和自然災害，這些知識和數據可以幫助我們預測未來的環(huán)境變化。古代自然災害的痕跡也提醒著我們，自然的力量是無法低估的，我們需要未雨綢繆，制定有效的災害管理策略，以便在面對未來的挑戰(zhàn)時能夠從容應對。

“識骨尋蹤”——人骨考古與動物考古

骨頭包括人骨和獸骨，是考古遺址中出土較多的遺存之一?？脊艑W家通過清洗、分裝、測量、統計、分析等工作，可以從古代遺骸中提取搜集到很多信息。

首先，對于人骨而言，研究者可以進行性別和年齡的鑒定，這使我們可以了解古代社會的性別分工和年齡結構。通過進一步分析古代人骨上的病理、創(chuàng)傷和異常形態(tài)，我們能夠推斷古代人們的身體健康狀況，以及他們與其他人群或環(huán)境之間的互動關系。

二里頭發(fā)掘出土有刻畫符號的骨質遺存

（圖片來源：澎湃新聞）

此外，基于骨骼化學成分，我們可以獲知古人的飲食結構和生存環(huán)境，探討當時社會在食物占有、分配、地位等級方面的差異，以及是否存在某些特殊的飲食習慣。

而對于獸骨而言，透過表面狀態(tài)的觀察，考古學家可以判斷它是否有諸如被刀砍、砸擊、牙齒啃咬或形態(tài)變異等痕跡，斷裂處的痕跡是否為新碴，進而推斷骨頭主人生前的部分經歷，例如是被狩獵宰殺還是被豢養(yǎng)屠宰，是否被人役使等。

鐘家港遺址出土的豬骨

（圖片來源：中國社會科學院考古研究所）

除了觀察以外，考古學家會將松散的骨頭拼接起來，看是否能夠還原完整的骨骼形狀。

在獲得盡可能多的骨頭信息后，考古學家可以總結相關的遺址里主要出土了哪些動物？動物的年齡分布如何？性別比例如何？這些動物是否被人類使用過？這些信息有助于揣摩古人是如何獲取肉食的，是通過漁獵還是飼養(yǎng)？規(guī)模如何，是否用于祭祀、陪葬，或者作為騎乘、勞役工具，甚至是寵物？

所有這些看似微小的骨頭，都承載著精彩的故事。

舉例來說，馬在古代文明中扮演著重要角色。商周時期，馬骨常被發(fā)現在祭祀場所，但它們的埋葬方式卻有所不同。商人通常會整齊地排列馬骨，因為他們來自黃河下游，馬匹來自西北或北方，非常珍貴。

工作人員對考古遺址出土的馬骨遺存進行現場鑒定

（圖片來源：中國社會科學院考古研究所）

而周人則更“奢侈”，他們有充足的馬場，所以馬骨排列比較雜亂。這種差異反映了商與周在馬匹使用上的不同態(tài)度。

此外，車馬坑也提供了寶貴線索。商朝常用一車兩馬，而周朝則使用一車四馬。這反映了周人更高效的軍事戰(zhàn)斗方式。在朝歌大戰(zhàn)中，周人擊敗了商人，四匹馬拉的車打敗兩匹馬拉的車，這一勝利與他們對馬匹使用的差異有關。

探尋“農業(yè)根源”——植物考古

不同于植物學，植物考古學是為了認識古代人類與植物的相互關系，從而復原古人的生活方式，解釋人類文化的發(fā)展與過程。

植物考古學主要研究考古發(fā)現中與古代人類活動相關的古代植物遺存。

通常而言，古代植物遺存分為兩種：大植物遺存和微體植物遺存。大植物遺存包括植物的根、莖、葉、花、果實和種子。微體植物遺存則有孢粉、植硅體和淀粉粒等微小植物化石。

植物考古學在中國近幾十年來蓬勃發(fā)展，它廣泛應用于史前和先秦考古，以解釋古代人類文化的發(fā)展歷程。

江西宜黃鍋底山遺址出土主要植物遺存

（圖片來源：中國社會科學院考古研究所）

植物遺存的提取和檢測一直是一大難點。以往的人工揀選費時費力、效率低下，浮選技術的運用則是植物考古學的一大進步。因為干燥的植物遺存一般比土壤顆粒更輕，且比重低于水，浮選土樣置入水中就可以讓絕大部分植物遺存與土壤的分離并浮于水面。

通過浮選，我們確認了中國有著長達萬年的水稻和粟黍栽培歷史。從新石器時代中期開始，隨著古人活動的拓展，中國古代農業(yè)模式逐漸由“南稻北粟”發(fā)展為“五谷豐登”（“五谷”有多種說法，包括粟、黍、水稻、小麥、大豆、大麻等主要谷物）。

新石器早中期粟作農業(yè)起源相關遺址分布圖

（圖片來源：中國社會科學院考古研究所）

具體而言，在早期的華夏文明中，粟和黍是北方旱作農業(yè)的主要糧食作物。它們在北方地區(qū)的干旱氣候中生長良好，成為古代中國北方農業(yè)的支柱。

然而，隨著時間的推移，粟黍的主導地位也發(fā)生動搖。因為在中原地區(qū)，稻谷和大豆的種植逐漸普及提高了糧食作物的產量。而適應寒冷干旱的小麥也傳入中國北方，導致了北方地區(qū)灌溉系統的發(fā)展，加速了文明化的進程。

**稻谷、小麥、粟、黍、大豆等多種農作物的廣泛種植，使得中國逐漸建立了多樣化的農業(yè)系統。**這些農業(yè)技術的進步加強了農業(yè)生產力，有助于人口增長和城市的興起。此外，它們也為政治和經濟中心的形成奠定了基礎，最終為秦漢帝國的建立創(chuàng)造了條件。

“古物鑒別”——無機文物分析

陶瓷、金屬、玉器等古代無機文物也是考古學中重要的研究對象，通過科技研究的手段，我們可以深入了解這些文物的制作工藝、歷史背景以及對古代社會的影響。

陶瓷器在古代文明中扮演著重要的角色，它們既是實用的生活工具，又是藝術品。

科技考古通過對古代陶瓷的測試和分析，可以確定陶瓷的年代、成分、結構，甚至呈色機理。這些信息幫助我們了解古代陶瓷的制作工藝、原料來源以及文化傳承。例如，通過分析古陶瓷的化學成分，可以追溯古代陶瓷的產地，揭示了古代陶工如何選擇和加工陶土。

清 康熙 景德鎮(zhèn)窯青花果樹紋雙管瓶

（圖片來源：澎湃新聞）

古代金屬器物，如青銅器、鐵器、金銀器等，代表了古代冶煉和金屬工藝的杰出成就?？萍伎脊旁谘芯窟@些金屬文物時，采用多種測試和分析方法，將實地考察、現存?zhèn)鹘y工藝的調查與實踐、文獻資料的研究以及古代工藝的復原相結合。

這樣的綜合研究不僅有助于了解中國古代金屬技術的發(fā)展歷程，還為探討不同地區(qū)的文化交流、技術傳播以及社會發(fā)展提供了重要線索。

玉器在中國文化中具有特殊地位，它們不僅是裝飾品，還承載了宗教和儀式的功能。

研究人員使用先進的分析技術，來確定玉器的確切材質，以及材質的純度和來源。通過材質的鑒定，我們可以了解古代社會的資源分布，構建玉石貿易網絡。

不僅如此，玉器的制作是一項復雜的工藝，涉及切剖、雕刻、鉆孔、磨光等多個步驟?，F在已經可以使用數字建模和3D打印技術來復原古代工藝流程。

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（圖片來源：故宮博物院官網）

結語

考古學的發(fā)展已經越來越倚重自然科學和相關學科的方法和技術。這種趨勢有助于提供更全面、更準確的信息，增進我們對古代文明的理解，還有助于文物保護和文化遺產的傳承。

科技考古擁抱各種新興技術，將不同領域的專業(yè)知識融合在一起，為在世界學術舞臺上講好中國考古學的故事發(fā)揮著越來越大的作用。